Zusammenfassung
Die Bronchoalveoläre Lavage (BAL) hat sich in den letzten drei Jahrzehnten als eines der wichtigsten Untersuchungsverfahren in der Pneumologie etabliert. Während der BAL wird unter bronchoskopischer Sicht Flüssigkeit fraktioniert in die Lungenperipherie instilliert und wieder aspiriert. Durch diese Auswaschung der terminalen Bronchioli und der Alveolarräume reflektiert die BAL die immunologischen Veränderungen der Bronchialwand und des Lungeninterstitiums. So besitzt die BAL eine große differenzialdiagnostische Aussagekraft bei den oft schwer zu klassifizierenden interstitiellen Lungenveränderungen. Dort wird sie sowohl in der Primärdiagnostik als auch als Entscheidungskriterium für den Therapiebeginn und als Verlaufsparameter eingesetzt. Sie bietet weiterhin die Möglichkeit der Abklärung von Infiltraten unklarer Ätiologie, einer gezielten Infektionsdiagnostik oder des Nachweises einer Staubexposition. Im Folgenden werden neben der BAL-Technik die krankheitsspezifischen Befunde beschrieben mit spezieller Gewichtung des Verfahrens der Phänotypisierung durch Oberflächenrezeptoranalyse.
Schlüsselwörter: Pneumologische Diagnostik BAL interstitielle Lungenerkrankungen Pneumokoniosen Phänotypisierung
Summary
Bronchoalveolar lavage (BAL) has become one of the important investigative tools in pneumology. After attaching the bronchoskope into a bronchial subsegment saline is installed and aspirated. This eluviation recovers cells and other constituents from the terminal bronchioli and alveoli and thereby reflects immunologic changes of bronchioli and lung interstitium. That way BAL has high supportive impact in diagnostic findings in interstitial lung disease, as well in primary diagnostic as in guiding decisions for therapy or evaluating the course of disease. BAL also clarifies unclear pulmonary infiltrates, documents infections or detects noncellular material like dust. In the following we will refer to BAL-technique, diagnostic value and put special reference to immunologic phenotyping of lymphocytes and alveolar macrophages.
Key words: diagnostics in pneumology BAL interstitial lung disease pneumoconiosis phenotyping
1. Einleitung
Die BAL stellt heute neben den Funktionsuntersuchungen und der Bildgebung ein pneumologisches Standardverfahren bei der Diagnosesicherung pulmonaler Erkrankungen dar. Die Indikation zu einer BAL besteht grundsätzlich bei unklaren pulmonalen Infiltraten, gleichgültig ob eine infektiöse oder maligne Genese vermutet wird oder ob es sich um interstitielle Lungenveränderungen handelt. So kommt das Ausmaß einer Alveolitis durch die erhöhte Gesamtzellzahl und die Verschiebung der Zellverteilung zum Ausdruck. Dem großen differenzialdiagnostischen Gewinn steht eine geringe Invasivität gegenüber, oftmals kann durch die Ergebnisse aus der BAL auf eine komplikationsreichere Lungenbiopsie verzichtet werden. In Tabelle 1 wird die Wertigkeit der BAL bei Diagnosesicherung und therapeutischem Management bei den verschiedenen Lungenerkrankungen und Erkrankungen mit Lungenbeteiligung dargestellt (Tabelle 1).
2.1 Praktischer Ablauf der Bronchoalveolären Lavage
Die diagnostische BAL wird als zeitlich erste Untersuchung vor Biopsie- oder anderer Gewebeentnahmen durchgeführt, um eine Kontamination der BAL-Flüssigkeit durch Blut zu vermeiden. Sie erfolgt unter einer sedierenden Prämedikation, z.B. mit einem intravenösen Benzodiazepin. Während der gesamten Untersuchungszeit wird der Patient pulsoximetrisch überwacht. Um den Hustenreiz zu mildern, werden zunächst einige Milliliter eines Lokalanästhetikums über das Bronchoskop in den verschiedenen Etagen des Bronchialsystems instilliert, üblicherweise eine 2% Lidocainlösung. Nachfolgend wird das Bronchoskop vorsichtig in die Peripherie vorgeschoben, so dass die Instrumentenspitze das Bronchiallumen eines Subsegmentes des Mittellappens abdichtet es wird in die sog. Wedge-Position gebracht. Anatomisch bietet sich bei einem generalisierten, seitengleichen Befall der Lunge für die Lavage der nur rechts vorhandene Mittellappen oder die Lingula an, da von dort die größte Ausbeute an rückgewonnener Spülflüssigkeit zu erwarten ist. Bei umschriebenen Prozessen wird das jeweils betroffene Lungensegment entsprechend untersucht.
Um das Risiko des Bronchospasmus und den Hustenreiz weiter zu verringern, wird die als Lavage-Flüssigkeit eingesetzte physiologische Kochsalzlösung auf Körpertemperatur erwärmt. Die Lösung wird in mehreren Fraktionen instilliert und zügig aspiriert. Diese Aspiration sollte sanft, d.h. langsam und atraumatisch, unter Sicht erfolgen, um den durch zu starken Sog entstehenden Bronchialkollaps zu vermeiden. Von der European Respiratory Society (ERS) wird dazu ein Instillationsvolumen von 240 ml empfohlen, welches in 4Fraktionen instilliert werden soll1. Die Gesamtmenge von 100 ml sollte nicht unterschritten werden, da sonst der relative Anteil der im Subsegmentbronchus befindlichen Zellen das Differenzierungsbild der peripheren Lavage überproportional verändert. Das erste Aspirat muss nicht verworfen werden.
2.2 Diagnostische und therapeutische Bronchiallavage
Die diagnostische Bronchiallavage kann bei akuten oder chronischen Entzündungsprozessen der Lunge eingesetzt werden, um gezielt Sekret für die Bakteriologie zu gewinnen. Sie erfolgt ohne vorherige Lokalanästhesie mit einer geringen Menge von ungefähr 10ml Spülflüssigkeit.
Auf Intensivstationen mit Beatmungspatienten werden therapeutische Lavagen durchgeführt, um bei schweren Infektionen der Lunge die als Folge der gestörten Reinigungsmechanismen auftretende Sekret- und Bakterienlast zu vermindern. Man spricht dann von einer Bronchiallavage oder einer Bronchialtoilette, die mit einem geringen Flüssigkeitsvolumen von max. 100 ml erfolgt und in der Regel nicht die peripheren, alveolären Bereiche erfasst.
Die Technik der eigentlichen therapeutischen bronchoalveolären Lavage ist nur wenigen Spezialkliniken vorbehalten und wird unter Vollnarkose mit einem doppellumigen Tubus zur Reinigung eines gesamten Lungenflügels mit über 10 l Flüssigkeitsvolumen z.B. bei der Alveolarproteinose angewandt.
2.3 BAL-spezifische Komplikationen
Die Untersuchungsmethode hat eine geringe Komplikationsrate, die Mortalität beträgt nahezu Null. Eine häufige BAL-spezifische Komplikation ist das passagere sterile Fieber, welches während der ersten 24 Stunden auftreten kann und als Zytokin-induziertes Resorptionsfieber gedeutet wird. Es klingt zumeist ohne antibiotische Therapie ab und kann selten von einer pleuritischen Reizung begleitet sein. Die Häufigkeit beträgt bei 100 ml Lavagevolumen 2,5% und steigt in Abhängigkeit vom instillierten Volumen an. Als weitere mögliche Komplikationen sind die passagere segmentale Verschattung zu nennen, die eine weiterführende radiologische Diagnostik um mindestens 2Tage verzögern kann, und eine vorübergehende Einschränkung der Lungenfunktion2, 3.
2.4 Technische Aufarbeitung der Lavageflüssigkeit
Die Lavageflüssigkeit wird in einem sterilen silikonisierten Behälter aufgefangen. Bei speziellen Fragestellungen können Aliquots abgeteilt werden und in die speziellen Laboratorien versandt werden. Dabei ist es wichtig, dass die BAL zügig und gekühlt (4 °C) weiterverarbeitet wird.
Zunächst wird das Gesamtvolumen der BAL bestimmt. Häufig erfolgt anschließend eine Mullfiltration durch einige Lagen Gaze. Ob dieser Vorgang die Zellzahl und Zellverteilung verändern könnte, weil Zellen im Schleim oberhalb der Gaze hängen bleiben, wird diskutiert.
Die Lavage wird bei 500 x g pro Minute für 10 Minuten zentrifugiert, der Überstand kann für Untersuchungen nicht-zellulärer Komponenten eingefroren werden oder wird verworfen. Das so gewonnene Zellpellet wird in Waschpuffer suspendiert, die Zellen werden gezählt und auf eine Zellsuspension mit 2 x 106 Zellen/ml eingestellt. Die Gesamtzellzahl wird als Zellzahl/ml BAL notiert. Die Vitalität der Zellen wird mit dem Trypanblau-Test bestimmt. Für die Differenzialzytologie werden Zellausstriche oder Zytozentrifugenpräparate benutzt und mit May-Grünwald-Giemsa-Färbung gefärbt. Es werden am Lichtmikroskop bei 1000-facher Vergrößerung mit Öl-Emulsion mindestens 500 Zellen ausgezählt und die prozentuale Verteilung der Makrophagen, Lymphozyten, Neutrophilen, Eosinophilen und Mastzellen ermittelt. Es sollte ebenfalls der Anteil an Flimmerepithelien und bronchialen Epithelzellen gezählt werden, da bei einem Anteil von mehr als 5% diese Spülung ggf. nur ungenügend die Zellzusammensetzung im Alveolarraum widerspiegelt. Ebenso sollte auf meist iatrogene Erythrozyten hingewiesen und die Anwesenheit malignitätsverdächtiger Zellen notiert werden. In Abhängigkeit von der klinischen Fragestellung können Spezialfärbungen wie Eisen-, PAS-, Silberfärbung u.a. durchgeführt werden bzw. bei Verdacht auf Malignität Präparate in die Pathologie weitergegeben werden. Immunzytochemisch oder mittels Immunfluoreszenzmarkierungen durch verschiedene Antikörper können Oberflächenrezeptoren markiert und ausgewertet werden.
2.5 Phänotypisierung durch Oberflächenrezeptoren
Die Zellen der BAL tragen je nach Aktivierungszustand oder Spezialisierung spezifische Oberflächenrezeptoren, die mit Antikörpern markiert und quantitativ ausgewertet werden können. Diese sog. Phänotypisierung der Zellen erlaubt z.B. eine bessere Differenzierung zwischen interstitiellen Lungenerkrankungen. Als Methode hat sich in den letzten Jahren zunehmend die Fluoreszenzmessung am Durchflusszytometer durchgesetzt, durch die nach einfach durchzuführender Färbung eine hohe Zellzahl ausgewertet werden kann.
Klinisch relevant ist die Differenzierung der Lymphozyten mit Hilfe der Oberflächenrezeptoren CD45 (CD = Cluster of Differentiation) als allgemeiner Leukozytenmarker, CD3 als Marker der T-Lymphozyten und zur Subtypenbestimmung die Expression von CD4 auf T-Helfer-Zellen (-Lymphozyten), CD8 auf T-Suppressor-Zellen, sowie CD57 auf Natürlichen Killerzellen oder CD19 und CD20 auf B-Lymphozyten. Der bislang praktisch bedeutsamste Wert ist der CD4/CD8-Quotient, also das Verhältnis von T-Helfer-Zellen zu T-Suppressor-Zellen, der bei der Sarkoidose diagnostisch wegweisend ist. Üblicherweise wird die Expression des CD57-Antigens zur Abgrenzung gegenüber der exogen-allergischen Alveolitis (EAA) mitbestimmt (Tabelle 2, Abbildung 1).
3.1 Normalbefunde und allgemeine Veränderungen bei Rauchern
Für den Untersucher in der Endoskopie gibt bereits die Färbung der zurückgewonnenen Lavageflüssigkeit einen Aufschluss über die blutungsfreie Untersuchung, den eventuellen Raucherstatus und lässt, im Extremfall, anhand der milchigen Trübung eine Alveolarproteinose diagnostizieren.
Die Angaben über die Normwerte der Zellzahlen in der Literatur differieren stark, so wird z.B. die Zellzahl bei Nichtrauchern in den verschiedenen Studien mit 5,8 26,9 x 104 BAL-Zellen/ml angegeben. Diese Unterschiede beruhen zum Teil auf den verschiedenen Durchführungstechniken der BAL, aber auch auf der individuellen Varianz. In einer großen Multicenter-Studie mit 191 Probanden konnte gezeigt werden, dass Alter, Geschlecht und ethnische Abstammung die Zellverteilung in der BAL nicht verändern, die Rauchgewohnheiten dagegen einen großen Einfluss auf Zellzahl und Zellverteilung in den Alveolen besitzen4. Haben Nichtraucher im Durchschnitt 12,9 ± 2,0 x 104 Zellen/ml Lavage, ist die Zellzahl bei Rauchern um mehr als das Dreifache erhöht (41,8 ± 4,5 x 104 Zellen/ml Lavage). Bei Ex-Rauchern, die seit mindestens 12 Monaten Nikotinkarenz übten, zeigten sich in der BAL bezüglich Zellzahl und Zelldifferenzierung mit den Nichtrauchern vergleichbare Ergebnisse; dies lässt vermuten, dass die Nikotin-induzierten Veränderungen reversibel sind.
In den May-Grünwald-Giemsa-gefärbten Ausstrich- oder Zytozentrifugenpräparaten überwiegen bei einem Normalbefund die Alveolarmakrophagen (AM) deutlich. In den wissenschaftlichen Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und European Society of Pneumology5 wird eine prozentuale Zellverteilung von mehr als 80% Alveolarmakrophagen, bis 20% Lymphozyten und bis 3% Neutrophile angegeben, Eosinophile oder Mastzellen kommen zu weniger als 0,5% vor. Da die Erhöhung der Gesamtzellzahl bei Rauchern hauptsächlich die Zahl der AM betrifft, bleibt zwar die absolute Anzahl der Lymphozyten konstant, es sinkt aber deren prozentualer Anteil um mehr als die Hälfte (Tabelle 3). Die absolute Zahl der Neutrophilen und Eosinophilen ist bei Rauchern ebenfalls signifikant erhöht, ihr prozentualer Anteil bleibt aber unabhängig vom Raucherstatus bei 2% Neutrophilen und weniger als 1% Eosinophilen. Auch bei der Bestimmung des CD4/CD8-Quotienten bestehen zwischen den Kollektiven der Nichtraucher und Raucher Unterschiede. Liegt der CD4/CD8-Quotient der BAL-Lymphozyten bei gesunden Nichtrauchern bei 2-3, so ist beim Raucher die Anzahl der CD4-positiven T-Helferzellen vermindert, die Zahl der CD8-positiven T-Suppressorzellen dagegen erhöht, so dass sich der CD4/CD8-Quotient sogar auf kleiner 1 verringern kann6.
Der Tabakkonsum beeinflusst jedoch nicht allein Zellzahl und -verteilung. Sind die AM beim gesunden Nichtraucher von relativ homogener Größe und weisen in der May-Grünwald-Giemsa-Färbung keine Granula auf (Abb. 2a), so zeigen sich beim Raucher in den AM die mit dem Nikotinrauch inhalierten alveolargängigen Partikel als blauschwarze rundliche sog. Raucherinklusionen. Je nach Ausmaß der phagozytierten Partikel entstehen AM mit unterschiedlicher Zellgröße (Abb. 2b).
3.2 Differenzialzytologische Befunde bei verschiedenen Erkrankungen
Die BAL ist die sensitivste Methode zur Erfassung einer Alveolitis. Diese spiegelt sich in der Erhöhung der Gesamtzellzahl und/oder der Verschiebung der Differenzialzytologie wieder. In Abhängigkeit vom dominierenden Zellanteil werden die Formen der lymphozytären, neutrophilen und eosinophilen Alveolitis unterschieden (Tabelle 4). Im Weiteren wird separat auf die arbeitsmedizinisch relevanten Erkrankungen eingegangen, bei denen die BAL eine klinische Wertigkeit besitzt.
3.3 Pneumokoniosen
In die Lunge inhalierte Partikel werden überwiegend durch die mukoziliäre Clearance eliminiert. Nur die Partikel mit der sog. alveolargängigen Größe von 1-7 µm werden in den Bronchioli und Alveolen abgelagert, dort von Alveolarmakrophagen (AM) phagozytiert und in regionale Lymphknoten oder das Lungeninterstitium transportiert. Geht der alte AM zugrunde, werden die nichtabbaubaren Partikel immer wieder von jungen AM phagozytiert. Über dieses Langzeitgedächtnis sind noch jahrzehntelang AM mit phagozytierten Fremdkörpern in den Alveolen nachweisbar. Besitzen mehr als 10% der AM intrazytoplasmatische Einschlüsse, so ist von einer relevanten Schadstoffexposition gegenüber inhalativen Noxen auszugehen. Die Evidenz exogener Staubpartikel oder z.B. Asbestnadeln beweist aber lediglich die (relevante) Exposition, während die Diagnose einer Pneumokoniose nur zusammen mit der klinischen Symptomatik und dem entsprechenden radiologischen Befund gestellt werden sollte.
Die BAL besitzt aber nicht nur diagnostische Bedeutung, sie ist ebenfalls geeignet zur Verlaufsbeobachtung der Krankheitsaktivität. Regelmäßig wird die BAL neben den Funktionsuntersuchungen (Lungenfunktion, Blutgasanalyse unter Belastung oder Spiroergometrie, 6-Minuten-Gehtest) und der Bildgebung auch zur Beurteilung des Schweregrades und des Therapieerfolges angewendet.
In der Praxis zeigen Patienten, die radiologisch und klinisch in einer aktiven Krankheitsphase sind, eine deutliche Zunahme der Entzündungszellen in der BAL, d.h. häufig der neutrophilen Granulozyten, aber auch Lymphozyten oder eosinophiler Granulozyten. Die Pathophysiologie der Alveolitis und das mögliche Fortbestehen bis hin zur Entwicklung einer Fibrose sind aber noch nicht vollständig verstanden. So war man bisher davon ausgegangen, dass es sich bei den Pneumokoniosen um eine Entzündung des Interstitiums mit Einbeziehung der Gefäße handelt. Es gibt aber neuere Hinweise, dass es sich primär um eine Mikroverletzung der alveolären Epithelzellen und um eine Schädigung der Basalmembranen handeln könnte7. Als deren Folge migrieren Fibroblasten, proliferieren und differenzieren sich zu Myofibroblasten, die in sogenannten Fibroblastenfoci im Interstitium nachgewiesen werden. Über beide Pathomechanismen werden ständig Entzündungszellen angelockt, die ihrerseits vermehrt Sauerstoffradikale, proinflammatorische Zytokine, Chemokine und Fibroblasten-Wachstumsfaktoren freisetzen und so eine zunehmende Fibrosierung unterstützen, die letztlich zu einer vollständigen Zerstörung der Lungenstruktur führt. Eine Lymphozytose scheint mit einem Therapieansprechen und damit einer besseren Prognose verbunden zu sein. Umgekehrt wird davon ausgegangen, dass mit steigendem Anteil Neutrophiler und/oder Eosinophiler die Entzündungsaktivität und damit die Progredienz der Fibrosierung zunimmt8,5. Dabei korreliert die erhöhte Zahl Neutrophiler meist in der Bildgebung mit dem Grad des retikulären Zeichnungsmusters und die Zahl der Eosinophilen mit der Zunahme des Milchglasmusters9.
3.3.1 Silikose
Bei der reinen Silikose durch Inhalation quarzhaltiger Stäube lassen sich in den AM doppeltbrechende Quarzkristalle nachweisen. Dagegen zeigen sich bei Mischstaubinhalation dunkelbraune, polygonale Partikel in den AM. Es können sich zudem langgestreckte irreguläre Fasern bilden, sog. Pseudoasbestfasern. Sowohl die Anzahl der AM als auch der Anteil staubpartikeltragender AM in der BAL sind gegenüber Gesunden erhöht, letztere zeigen bei der akuten Silikose nach hoher Staubexposition einen Anteil von mehr als 70%10,11. Untersuchungen weisen darauf hin, dass über die Anzahl der mit Staubpartikeln beladenen AM unter Berücksichtigung des zeitlichen Abstandes Rückschlüsse über die Höhe der Exposition gezogen werden können, sowie darauf, dass Art und Menge der durch AM und Lymphozyten exprimierten Zytokine von der Intensität des Krankheitsbildes beeinflusst werden11-13. Durch die Deposition des Staubes werden letztlich auch AM aktiviert. Über die Freisetzung von Mediatoren und den Einstrom von Lymphozyten (prodominant CD4-positive T-Zellen) entsteht eine progrediente Fibrosierung wie oben beschrieben14. Ob der zu beobachtende erhöhte Anteil an CD8-positiven T-Suppressorzellen einen Mechanismus zur Gegenregulation darstellt, ist bisher noch ungeklärt.
3.3.2 Asbestose
Die frühe Reaktion der Lunge auf die Asbeststaubinhalation ist eine lymphozytäre Alveolitis mit geringer Erhöhung der Gesamtzellzahl und leichter Zunahme der Lymphozyten in der BAL. Der Anstieg der CD4-positiven T-Helfer-Zellen führt zu einem erhöhten CD4/CD8-Quotienten. Diese entzündlichen Veränderungen zeigen sich überwiegend bei den noch röntgen-invisiblen Formen der Lungenasbestose (ILO-Klassifikation 0), sie nehmen ab mit zunehmendem Schweregrad der radiologischen Veränderungen15. In späteren Stadien besteht noch immer eine erhöhte Gesamtzellzahl, diesmal jedoch auf dem Boden einer eher granulozytären Alveolitis mit einer Zunahme von Granulozyten und Alveolarmakrophagen, in geringerem Maße durch eine Lymphozytose. Der erhöhte CD4/CD8-Quotient bleibt bestehen. Auf diesem Wege kann die BAL also durchaus auch Hinweise auf das Stadium und den Schweregrad der Asbestose geben15,16.
Bei hoher Asbeststaubbelastung können Asbestkörperchen (AB), d.h. lichtmikroskopisch nachweisbare Asbestfasern mit einer Proteinhülle aus Glykoproteinen, Hämosiderin und Ferritin, als spezifische Marker einer Asbeststaubexposition bereits in den Ausstrich- oder Zytozentrifugenpräparaten der BAL nachgewiesen werden (Abb. 2c). Der positive Nachweis von AB korreliert mit verschlechterten Lungenfunktionsparametern17. Eine quantitative Aussage lässt sich durch die Bestimmung der AB nach Vakuumfiltration von 10ml BAL-Flüssigkeit machen. Ein AB pro ml BAL entspricht umgerechnet 100 10.000 AB pro cm3 Lungengewebe. Bereits eine Konzentration von mehr als 1 AB pro ml BAL-Flüssigkeit zeigt eine Asbeststaubexposition oberhalb der Belastung der Allgemeinbevölkerung an17,18. Mittels elektronenmikroskopischer und lichtmikroskopischer Faseranalyse in der BAL-Flüssigkeit können aber auch nicht umhüllte Asbestfasern nachgewiesen werden, es sollte dabei beachtet werden, dass es sich nicht bei allen elektronenmikroskopisch sichtbaren Fasern um Asbestfasern handeln muss.
Insgesamt ist die BAL bei der Asbestose differenzialdiagnostisch gut einsetzbar, in Bezug auf die Höhe der Exposition gibt sie semiquantitative Hinweise16-18.
3.3.4 Siderose
Durch die Phagozytose eisenhaltiger Stäube sind die AM bei der Siderose mikroskopisch massiv mit bräunlichen Partikeln beladen. Diese exogenen Eisenstaubpartikel sind etwas gröber konturiert, imponieren aber sonst wie phagozytierte Erythrozytenfragmente nach alveolärer Blutung. Der Eisennachweis wird mit der Berliner-Blau-Färbung gestellt. (Abb. 2d). Bereits der Nachweis erhöhter Ferritin-Konzentrationen aus der Lavageflüssigkeit kann diagnostisch richtungsweisende Befunde geben19.
3.3.5 Aluminiumlunge
Die Aluminiumlunge wird durch die Einatmung und Deposition von lungengängigen Aluminiumteilchen verursacht, die bei der Verarbeitung von Aluminium (Pulverherstellung, Gussputzen, Bronzespritzen) entstehen. Da das klinische Bild dieser inzwischen seltenen Pneumokoniose nicht spezifisch ist und dem der Silikose und Asbestose gleicht, besitzt die histologische Sicherung aus Lungenbiopsien einen großen Stellenwert20. Bereits die BAL aber kann diagnoseweisend sein durch den Nachweis von Aluminiumfasern oder Alveolarmakrophagen mit eingeschlossenen Aluminiumpartikeln21.
3.3.6 Berylliose
Die Berylliose wird durch Inhalation von Stäuben oder Dämpfen des Berylliums oder seiner Salze bei der Verarbeitung in der Raumfahrt-, Flugzeugbau- und Elektroindustrie ausgelöst. Die chronische Berylliose präsentiert eine lymphozytäre Alveolitis mit erhöhtem CD4/CD8-Quotienten wie bei der Sarkoidose und unterscheidet sich auch klinisch, radiologisch und histologisch nicht von dieser22. Die Diagnose kann mit einem positiven Lymphozytentransformationstest gesichert werden, in dem die in der BAL gewonnenen Lymphozyten (CD4-positive T-Helferzellen, Blut-Lymphozyten reagieren nur zu 50%) mit dem Berylliumsalz spezifisch stimuliert werden23.
3.3.7 Exogen-allergische Alveolitis (EAA)
Die exogen-allergische Alveolitis wird durch eine Inhalation organischer Stäube mit nachfolgender Sensibilisierung hervorgerufen24. In der frühen Krankheitsphase kommt es durch die IgG-vermittelte Typ-III-Immunreaktion nach Coombs und Gell (Stadium I) nach Ablagerung von Immunkomplexen im Interstitium der Lunge zur Komplementaktivierung und zum Einstrom neutrophiler Granulozyten. In der akuten Phase sind sowohl im peripheren Blut als auch in der BAL die Neutrophilen innerhalb der ersten Stunden nach Exposition massiv vermehrt. Im Blut hat sich die Neutrophilie nach maximal 48 Stunden wieder normalisiert, in der BAL sind die Neutrophilen etwas länger nachweisbar. Bereits zwölf Stunden nach Allergenexposition folgt immunpathologisch eine zellulär vermittelte Typ-IV-Immunreaktion (Stadium II) mit Lymphozyteninfiltration ins Lungeninterstitium, mit dem Maximum der Lymphozytose nach 24 Stunden. In der BAL zeigt sich in diesem subakuten Stadium und im chronischen Verlauf diagnoseweisend eine erhöhte Gesamtzellzahl (bis zum 5-fachen der Norm) und die im Vergleich zu allen anderen interstitiellen Lungenerkrankungen stärkste Lymphozytenvermehrung sowohl absolut als auch prozentual um mehr als 50%25. Eine normale Lymphozytenzahl schließt eine (aktive) EAA weitgehend aus. Die Lymphozyten sind morphologisch aktiviert mit verbreitertem Zytoplasma und gefälteltem Kern (Abb. 3). Es kommt zu einer Erhöhung der Zahl der Mastzellen26, Plasmazellen sind ebenfalls relativ krankheitsspezifisch27. In der immunzytologischen Untersuchung der Lymphozyten zeigt sich eine Zunahme der CD8-positiven T-Suppressorzellen, so dass der CD4/CD8-Quotient meistens vermindert ist im Gegensatz zur Sarkoidose28,29 (Abb. 1). Der Nachweis vermehrter CD57-positiven Natural Killer (NK)-Zellen in der BAL dient zur Abgrenzung gegen die lymphozytäre Alveolitis bei der Bronchiolitis obliterans organisierende Pneumonie (BOOP) (Tabelle 2). Bei Allergenpersistenz bleibt die Lymphozytose bestehen und es kommt durch die gegenseitige Aktivierung der Lymphoyzten und AM zur Bildung von Granulomen. Bei strikter Allergenkarenz kommt es dagegen zu einer relativ raschen Abnahme der Zellzahlen in der BAL, so dass bei ausbleibender Besserung nach empfohlener Allergenkarenz mittels BAL die Compliance geprüft werden kann.
3.3.8 Organic dust toxic syndrome (ODTS)
Das Organic dust toxic syndrome, die toxische Alveolitis, zeigt in der BAL ebenfalls in der Akutphase eine Neutrophilie, die im Unterschied zur EAA noch ausgeprägter mit einem Anteil Neutrophiler größer 50% und zunächst ohne Zunahme der Lymphozytenzahl abläuft. Die Neutrophilie ist maximal und nur bei massiver Exposition bis zu 3Tagen nachweisbar30. Wegweisend bei der Suche nach der Diagnose können nach Schimmelpilzexposition die in der Lavage massenhaft vorhandenen Sporen sein31-33. Die Immunglobuline sind auf Grund der fehlenden Immunreaktion in der BAL nicht erhöht33. Ein Anstieg der Lymphozyten kann später erfolgen und in Einzelfällen bis zu 70% betragen33,34.
4. Perspektiven
Die Phänotypisierung von Alveolarmakrophagen ist bisher vielversprechenden, aber dennoch experimentellen Studien vorbehalten, in denen nach diagnoseweisenden Markern gesucht wird.
Um den Einfluss der AM genauer zu prüfen, hat die Arbeitsgruppe um Taylor systematisch Makrophagenaktivierungsmarker analysiert. Die Expression einer Vielzahl dieser Antigene ist heraufreguliert, und gerade die Co-Expression dieser Oberflächenmarker bei interstitiellen Lungenfibrosen weist auf einen erhöhte Aktivierungszustand der AM hin. Diese Heraufregulation der Zelloberflächenmarker korreliert dabei positiv mit dem Grad der Alveolitis und invers mit dem Grad der Restriktion in der Lungenfunktion8. Eigene Untersuchungen konnten zeigen, dass bei fibrosierenden Lungenerkrankungen AM eine hohe Expression der beiden kostimulatorischen Moleküle B7-1 (CD80) und B7-2 (CD86) aufweisen (Abb. 4). Während CD86 auch auf den AM der Kontrollpersonen hoch exprimiert war, wurde eine relevante Steigerung der CD80-Expression bei Fibrosepatienten nachgewiesen35. Diese Zunahme der Oberflächenrezeptorexpression lässt eine verbesserte Antigenpräsentation zwischen AM und T-Zellen vermuten. Im Gegensatz zu diesen Studien mit Alveolarmakrophagen berichtet Verhoeven, dass aus BAL-Zellen gereifte Dendritische Zellen eine verminderte CD80- und CD86- Expression aufweisen36.
Blutmonozyten sind noch unreife Zellen, die einige Stunden im Blut zirkulieren, aus der Blutbahn wandern und sich erst im Gewebe zu spezifischen Makrophagen differenzieren. Ein solcher Reifungsmarker ist der Antikörper MAX1, der das Enzym Carboxypeptidase M erkennt, welches auf Monozyten nur gering und auf in vitro gereiften Makrophagen hoch exprimiert wird37. Auch Gewebsmakrophagen wie z.B. ex vivo AM aus der BAL zeigen normalerweise eine hohe Expression dieses Makrophagen-differenzierungsmarkers. Im Gegensatz zu den AM Gesunder konnten wir auf den AM bei interstitiellen Pneumonitiden eine reduzierte Expression nachweisen. Diese Expression liegt umso niedriger, je höher die Gesamtzellzahl der Lavage ist35 (Abb. 5). Dies liegt vermutlich am vermehrten Einstrom peripherer Blutmonozyten, die erst noch zu Makrophagen differenzieren. Andere Oberflächenmarker wie z.B. CD11 und CD18 aus der Adhäsions-Glycoprotein-Familie werden während der Makrophagendifferenzierung herrunterreguliert. Hoogsteden berichtet über unterschiedliche Expressionen dieser Oberflächenmarkern bei verschiedenen Krankheitsbildern und führt dies auf krankheitsspezifische Veränderung des Zytokinmilieus zurück38. Solche Untersuchungen geben neue Hinweise darauf, dass in Abhängigkeit von der Entzündungsaktivität sowohl wichtige Oberflächenmoleküle für die Antigenpräsentation als auch Makrophagendifferenzierungsmarker unterschiedlich exprimiert werden. Die phänotypische Charakterisierung der AM könnte damit ein neuer Parameter zur Einschätzung von Schweregrad und Prognose interstitieller Lungenerkrankungen werden. Da pathophysiologisch eine direkte Rolle der aktivierten AM in der Entwicklung der Lungenfibrosen zu vermuten ist, bietet dieser Forschungsbereich in den nächsten Jahren ein großes Aufgabenfeld.
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Anschriften der Verfasser:
Dr. med. Barbara Scheuerer –
Medizinische Klinik –
Forschungszentrum Borstel –
Parkallee 35, 23845 Borstel –
E-mail: bscheuerer@fz-borstel.de –
Tel.: 04537 188-0 –
Fax: 04537 188-313
Dr. med. Anke van Mark –
Institut für Arbeitsmedizin –
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein – Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck –
Tel.: 0451 500-3055 –
Fax: 0451 500-3632
Prof. Dr. med. Peter Zabel –
Direktor der Abteilung Klinische Medizin –
Medizinische Klinik –
Forschungszentrum Borstel –
Parkallee 35, 23845 Borstel –
Tel.: 04537 188-301 –
Fax: 04537 188-313
